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1. (★★★)如图5.3-4所示,小明同学在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,烛焰在光屏上成了一个清晰的像(图中未画出,P为凸透镜二倍焦距点),下列说法正确的是 【 】
A.投影仪就是利用这一成像原理制成的
B.实验中蜡烛越烧越短,光屏上蜡烛的像向上移动
C.为了从不同方向观察光屏上的像,光屏应选用较光滑的玻璃板
D.要使光屏上烛焰的像变小,只需将蜡烛靠近凸透镜
A.投影仪就是利用这一成像原理制成的
B.实验中蜡烛越烧越短,光屏上蜡烛的像向上移动
C.为了从不同方向观察光屏上的像,光屏应选用较光滑的玻璃板
D.要使光屏上烛焰的像变小,只需将蜡烛靠近凸透镜
答案
1.B
解析
【分析】
首先观察题图确定凸透镜成像情况：烛焰在凸透镜左侧二倍焦距点P的左侧，即物距u＞2f；光屏在右侧一倍焦距F和二倍焦距P之间，即像距f＜v＜2f，此时成倒立、缩小的实像。再逐一分析各选项：
选项A：投影仪的成像原理是物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，与题图成像不符，故A错误。
选项B：蜡烛越烧越短，烛焰向下移动，根据凸透镜成像中“过光心的光线传播方向不变”，光屏上的像会向上移动，故B正确。
选项C：要从不同方向观察光屏上的像，需光屏发生漫反射，应选用粗糙的玻璃板，光滑玻璃板会发生镜面反射，只能从特定方向观察，故C错误。
选项D：根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”，要使像变小，需增大物距（蜡烛远离凸透镜），同时减小像距（光屏靠近凸透镜），仅靠近蜡烛无法让像变小，故D错误。
【解析】
本题结合凸透镜成像规律，对各选项逐一判断：
1. 成像原理判断：题图中物距u＞2f，像距f＜v＜2f，成倒立缩小的实像，对应照相机原理；投影仪是f＜u＜2f时成放大实像，故A错误。
2. 像的移动规律：蜡烛变短，烛焰向下移动，过光心的光线方向不变，因此光屏上的像向上移动，故B正确。
3. 光屏的反射类型：要从不同方向看到像，需光屏发生漫反射，应选粗糙玻璃板；光滑玻璃板是镜面反射，无法从不同方向观察，故C错误。
4. 像变小的操作：根据“物远像近像变小”，要使像变小，需蜡烛远离凸透镜、光屏靠近凸透镜，仅靠近蜡烛不能实现，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、光的漫反射
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础应用题，需熟练掌握成像特点与物距、像距的关系，同时结合光的反射类型、像的移动规律分析，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5
首先观察题图确定凸透镜成像情况：烛焰在凸透镜左侧二倍焦距点P的左侧，即物距u＞2f；光屏在右侧一倍焦距F和二倍焦距P之间，即像距f＜v＜2f，此时成倒立、缩小的实像。再逐一分析各选项：
选项A：投影仪的成像原理是物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，与题图成像不符，故A错误。
选项B：蜡烛越烧越短，烛焰向下移动，根据凸透镜成像中“过光心的光线传播方向不变”，光屏上的像会向上移动，故B正确。
选项C：要从不同方向观察光屏上的像，需光屏发生漫反射，应选用粗糙的玻璃板，光滑玻璃板会发生镜面反射，只能从特定方向观察，故C错误。
选项D：根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”，要使像变小，需增大物距（蜡烛远离凸透镜），同时减小像距（光屏靠近凸透镜），仅靠近蜡烛无法让像变小，故D错误。
【解析】
本题结合凸透镜成像规律，对各选项逐一判断：
1. 成像原理判断：题图中物距u＞2f，像距f＜v＜2f，成倒立缩小的实像，对应照相机原理；投影仪是f＜u＜2f时成放大实像，故A错误。
2. 像的移动规律：蜡烛变短，烛焰向下移动，过光心的光线方向不变，因此光屏上的像向上移动，故B正确。
3. 光屏的反射类型：要从不同方向看到像，需光屏发生漫反射，应选粗糙玻璃板；光滑玻璃板是镜面反射，无法从不同方向观察，故C错误。
4. 像变小的操作：根据“物远像近像变小”，要使像变小，需蜡烛远离凸透镜、光屏靠近凸透镜，仅靠近蜡烛不能实现，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、光的漫反射
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础应用题，需熟练掌握成像特点与物距、像距的关系，同时结合光的反射类型、像的移动规律分析，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5
2. (★★★)图5.3-5所示为小明做“探究凸透镜成像的规律”实验装置图。凸透镜的焦距为15 cm，要使F形光源在光屏上成清晰的像，在F形光源、凸透镜和光屏三者中，只移动其中的一个，其余两个不动，下列措施可行的是
【 】
A.光屏向左移动
B.光屏向右移动
C.F形光源向左移动
D.凸透镜向左移动
【 】
A.光屏向左移动
B.光屏向右移动
C.F形光源向左移动
D.凸透镜向左移动
答案
2.C
解析
【分析】
首先确定当前装置的物距：凸透镜在40cm刻度处，F形光源在30cm刻度处，因此物距$u=40cm-30cm=10cm$，已知凸透镜焦距$f=15cm$，此时$u＜f$，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上承接，需调整位置使物距满足成实像的条件（$u＞f$），才能让光屏出现清晰的像。接下来逐一分析选项：移动光屏无法承接虚像，移动凸透镜会减小物距仍为虚像，只有移动光源增大物距可满足成实像的条件。
【解析】
1. 计算当前物距：$u=40cm-30cm=10cm$，因$u＜f=15cm$，此时成虚像，虚像不能被光屏承接，故A（光屏左移）、B（光屏右移）不可行。
2. 分析C选项：将F形光源向左移动，物距增大，当物距$u＞f=15cm$时，凸透镜成实像。例如光源移至20cm刻度处，物距$u=40cm-20cm=20cm$，满足$f＜u＜2f$，此时像距$v＞2f=30cm$，而光屏在90cm刻度处，像距$v=90cm-40cm=50cm$，符合实像的像距要求，可在光屏上成清晰实像，C可行。
3. 分析D选项：凸透镜向左移动会减小物距，仍满足$u＜f$，成虚像，无法在光屏成像，D不可行。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律，实像与虚像的区别
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是根据物距与焦距的关系判断成像性质，需结合实验装置刻度分析物距变化，难度中等，需掌握成像条件的应用。
【难度系数】
0.5
首先确定当前装置的物距：凸透镜在40cm刻度处，F形光源在30cm刻度处，因此物距$u=40cm-30cm=10cm$，已知凸透镜焦距$f=15cm$，此时$u＜f$，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上承接，需调整位置使物距满足成实像的条件（$u＞f$），才能让光屏出现清晰的像。接下来逐一分析选项：移动光屏无法承接虚像，移动凸透镜会减小物距仍为虚像，只有移动光源增大物距可满足成实像的条件。
【解析】
1. 计算当前物距：$u=40cm-30cm=10cm$，因$u＜f=15cm$，此时成虚像，虚像不能被光屏承接，故A（光屏左移）、B（光屏右移）不可行。
2. 分析C选项：将F形光源向左移动，物距增大，当物距$u＞f=15cm$时，凸透镜成实像。例如光源移至20cm刻度处，物距$u=40cm-20cm=20cm$，满足$f＜u＜2f$，此时像距$v＞2f=30cm$，而光屏在90cm刻度处，像距$v=90cm-40cm=50cm$，符合实像的像距要求，可在光屏上成清晰实像，C可行。
3. 分析D选项：凸透镜向左移动会减小物距，仍满足$u＜f$，成虚像，无法在光屏成像，D不可行。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律，实像与虚像的区别
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是根据物距与焦距的关系判断成像性质，需结合实验装置刻度分析物距变化，难度中等，需掌握成像条件的应用。
【难度系数】
0.5
3. (★★★★)如图5.3-6所示，一束平行光经过一凸透镜，调节光屏的位置，直到在屏上
得到一个最小、最亮的光斑。小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验，当物体距凸透镜30 cm时，重新调节光屏的位置，可得清晰的【 】
A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像
得到一个最小、最亮的光斑。小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验，当物体距凸透镜30 cm时，重新调节光屏的位置，可得清晰的【 】
A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像
答案
3.A
解析
【分析】首先，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚的最小最亮的光斑是凸透镜的焦点，由此可算出该凸透镜的焦距；再根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断成像性质，进而选出正确选项。
【解析】1. 测量焦距：由图可知，凸透镜位于30.0cm刻度处，光屏上最小最亮的光斑（焦点）位于40.0cm刻度处，所以凸透镜的焦距$f=40.0\mathrm{cm}-30.0\mathrm{cm}=10\mathrm{cm}$。2. 判断物距：当物体距凸透镜30cm时，物距$u=30\mathrm{cm}$，此时$u＞2f$（$2f=2×10\mathrm{cm}=20\mathrm{cm}$）。3. 结合凸透镜成像规律：当$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律、焦距的测量
【点评】本题结合平行光聚焦法测焦距，考查凸透镜成像规律的应用，解题关键是先准确求出焦距，再根据物距与焦距的关系判断成像特点，属于中等难度的基础题。
【难度系数】0.6
【解析】1. 测量焦距：由图可知，凸透镜位于30.0cm刻度处，光屏上最小最亮的光斑（焦点）位于40.0cm刻度处，所以凸透镜的焦距$f=40.0\mathrm{cm}-30.0\mathrm{cm}=10\mathrm{cm}$。2. 判断物距：当物体距凸透镜30cm时，物距$u=30\mathrm{cm}$，此时$u＞2f$（$2f=2×10\mathrm{cm}=20\mathrm{cm}$）。3. 结合凸透镜成像规律：当$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律、焦距的测量
【点评】本题结合平行光聚焦法测焦距，考查凸透镜成像规律的应用，解题关键是先准确求出焦距，再根据物距与焦距的关系判断成像特点，属于中等难度的基础题。
【难度系数】0.6
4. (★★★)(双选)小明利用如图5.3-7所示的装置“探究凸透镜成像的规律”。将F形光源放在凸透镜左侧适当位置,调整光屏到凸透镜的距离,使F形光源在光屏上成清晰的像,分别测出物距u和像距v,实验数据如下表。
图5.3-7
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 物距u/cm | 60 |
| 20 | 15 | 12 |
| 像距v/cm | 12 | 15 | 20 | 30 | 60 |
下列说法正确的是 【 】
A.该凸透镜的焦距为20 cm
B.从序号为1的实验到序号为5的实验,成在光屏上的像越来越大
C.当u=45 cm时,移动光屏,可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像
D.若换用焦距为5 cm凸透镜重复实验,对应的像距都会变大
图5.3-7
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 物距u/cm | 60 |
| 20 | 15 | 12 || 像距v/cm | 12 | 15 | 20 | 30 | 60 |
下列说法正确的是 【 】
A.该凸透镜的焦距为20 cm
B.从序号为1的实验到序号为5的实验,成在光屏上的像越来越大
C.当u=45 cm时,移动光屏,可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像
D.若换用焦距为5 cm凸透镜重复实验,对应的像距都会变大
答案
4.BC
解析
【分析】
要解决这道题，需先利用凸透镜成像规律确定焦距，再结合物距、像距的关系逐一分析选项：
1. 找焦距：当物距u=2f时，像距v=2f，成倒立等大实像，观察表格中序号3的数据可算出焦距；
2. 分析实像变化：实像遵循“物近像远像变大”的规律，即物距减小，像距增大，像变大；
3. 判断成像性质：根据物距与焦距的大小关系，对应不同的成像特点；
4. 分析焦距对像距的影响：凸透镜焦距越小，会聚能力越强，像距越小。
【解析】
1. 确定焦距：由表格序号3，u=20cm，v=20cm，根据凸透镜成像规律，当u=2f时，v=2f，成倒立等大实像，因此2f=20cm，得f=10cm，故A选项（焦距为20cm）错误；
2. 分析B选项：从序号1到5，物距从60cm逐渐减小到12cm，且均大于焦距，成实像，根据“物近像远像变大”，实像会越来越大，故B选项正确；
3. 分析C选项：当u=45cm时，u＞2f（2f=20cm），根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的清晰实像，故C选项正确；
4. 分析D选项：换用焦距为5cm的凸透镜，焦距变小，会聚能力增强，像距会变小（而非变大），故D选项错误；
综上，正确选项为BC。
【答案】
BC
【知识点】
凸透镜成像规律；实像变化规律；焦距计算
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的综合应用，需熟练掌握物距、像距与焦距的关系，以及成像的动态变化规律，是光学部分的基础重点题型，解题时需仔细核对每个选项与规律的对应关系，避免出错。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先利用凸透镜成像规律确定焦距，再结合物距、像距的关系逐一分析选项：
1. 找焦距：当物距u=2f时，像距v=2f，成倒立等大实像，观察表格中序号3的数据可算出焦距；
2. 分析实像变化：实像遵循“物近像远像变大”的规律，即物距减小，像距增大，像变大；
3. 判断成像性质：根据物距与焦距的大小关系，对应不同的成像特点；
4. 分析焦距对像距的影响：凸透镜焦距越小，会聚能力越强，像距越小。
【解析】
1. 确定焦距：由表格序号3，u=20cm，v=20cm，根据凸透镜成像规律，当u=2f时，v=2f，成倒立等大实像，因此2f=20cm，得f=10cm，故A选项（焦距为20cm）错误；
2. 分析B选项：从序号1到5，物距从60cm逐渐减小到12cm，且均大于焦距，成实像，根据“物近像远像变大”，实像会越来越大，故B选项正确；
3. 分析C选项：当u=45cm时，u＞2f（2f=20cm），根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的清晰实像，故C选项正确；
4. 分析D选项：换用焦距为5cm的凸透镜，焦距变小，会聚能力增强，像距会变小（而非变大），故D选项错误；
综上，正确选项为BC。
【答案】
BC
【知识点】
凸透镜成像规律；实像变化规律；焦距计算
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的综合应用，需熟练掌握物距、像距与焦距的关系，以及成像的动态变化规律，是光学部分的基础重点题型，解题时需仔细核对每个选项与规律的对应关系，避免出错。
【难度系数】
0.6
